WO2016125326A1 - 生活支援伸縮自在ロボット - Google Patents

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WO2016125326A1
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life support
arm
core
support telescopic
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志信 中川
公一 大須賀
玉井 博文
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学校法人塚本学院 大阪芸術大学
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H11/00Self-movable toy figures
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H13/00Toy figures with self-moving parts, with or without movement of the toy as a whole
    • A63H13/02Toy figures with self-moving parts, with or without movement of the toy as a whole imitating natural actions, e.g. catching a mouse by a cat, the kicking of an animal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • B25J18/02Arms extensible
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages

Definitions

  • the present invention relates to a robot. More particularly, the present invention relates to a life-supporting telescopic robot that can enrich emotional expression through various actions and realize affinity with people.
  • Bunraku dolls are manipulated by puppeteers to perform a rich performance that impresses the audience.
  • exaggerated movements that cannot be instantaneously performed by ordinary human movements are made to impress the audience.
  • the conventional humanoid robot is configured to perform an operation that merely imitates a human operation, the above-described exaggerated operation cannot be given to the audience. Therefore, there is a demand for the emergence of robots that can communicate emotionally with people and realize affinity with people.
  • the arm structure of the humanoid robot has been proposed in Patent Document 1, but it is not configured to be able to express emotions and realize human affinity.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a life-supporting telescopic robot that is rich in emotional expression and can realize affinity with people.
  • the life support telescopic robot of the present invention is a life support telescopic robot comprising a head, a neck, a shoulder, a chest, a core, a right arm, and a left arm, wherein the core Includes an upper core and a lower core, and the upper core and the lower core are connected to each other by a flexible linear member so that the body can be expanded and contracted.
  • the shoulder and the arm are joined via a flexible linear member
  • the upper arm and the forearm are flexible.
  • the forearm portion and the wrist are joined via a linear member having flexibility.
  • the shoulder portion has a through hole through which the neck portion is inserted, and the through hole is an elongated hole. Furthermore, in the life support telescopic robot of the present invention, it is preferable that the neck, the chest, and the wrist have a joint with the drive mechanism of the external drive device. Furthermore, the life support telescopic robot of the present invention preferably includes a traveling mechanism.
  • the life support telescopic robot of the present invention Since the life support telescopic robot of the present invention is configured as described above, it has an excellent effect that emotional expression can be enriched and affinity with humans can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic view of a life support telescopic robot body having a traveling mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a skeleton of the life support telescopic robot body of the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a state where the life support telescopic robot main body is arranged on the traveling carriage and expresses emotions.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation mode of the life support telescopic robot, and shows a state of being happy.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an operation mode of the life support telescopic robot, and shows a state of disgust.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an operation mode of the life support telescopic robot, and shows a sad state.
  • FIG. 1 is a schematic view of a life support telescopic robot body having a traveling mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a skeleton of the life support telescopic robot body
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an operation mode of the life support telescopic robot, and shows a state of fear.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation mode of the life support telescopic robot, and shows an angry state.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an operation mode of the life support telescopic robot, and is surprised and shows a state.
  • FIG. 1 schematically shows a life support telescopic robot (hereinafter simply referred to as a robot) MR having a traveling mechanism M according to an embodiment of the present invention.
  • the robot body R has a head 10, a neck 20, a shoulder 30, a chest 40, a core 50, a right arm 60, and a left arm 70 as main components. It is supposed to be prepared.
  • left and right mean left and right as viewed from the back of the robot body R.
  • the head 10 includes a front part 11 shaped like a band like the face, a rear face part 12 like a band like the back of the head, a right side part 13 shaped like a band like the right side of the head, and a left side of the head It has a left side surface portion 14 that is shaped like a band, and an upper portion of the front surface portion 11, an upper portion of the rear surface portion 12, an upper portion of the right side surface portion 13, and an upper portion of the left side surface portion 14 are joined in the vicinity of the brain.
  • the lower portion of the right side surface portion 13 has a right jaw shape and is joined to the lower portion of the front surface portion 11, and the lower portion of the left side surface portion 14 has a left jaw shape and is joined to the lower portion of the front surface portion 11.
  • a head skeleton is formed by these joints.
  • the head skeleton is formed of a flexible material so that the facial expression can be exaggerated and changed.
  • a position corresponding to the nose of the front surface portion 11 is raised like a nose.
  • an expansion mechanism is provided so that the right side surface portion 13 can be expanded and exaggerated.
  • an expansion mechanism is arranged at the center of the left side surface part 14 so that the left side surface part 14 can be inflated and exaggerated although not clearly shown.
  • the lower portion of the rear surface portion 12 is extended to the vicinity of the neck portion 20 and joined to the upper portion of the neck portion 20.
  • the neck portion 20 has a main body 21, and the main body 21 is formed in a rod shape with a stepped portion 22 having a large diameter at the lower end, and a screw is cut on the upper portion protruding from the lower portion of the rear surface portion 12, for example. For example, a cap nut is screwed onto the threaded portion to prevent it from falling off. Moreover, since the lower end portion is the stepped portion 22 having a large diameter, the neck portion 20 is prevented from coming off from the shoulder portion 30.
  • a neck holding portion 23 for holding the neck portion 20 by a head and neck portion driving mechanism of a robot drive device (not shown) is disposed at a position located outside the lower portion of the rear surface portion 12 of the neck portion 20.
  • the shoulder portion 30 is formed in an arc shape, and a through hole for allowing the neck portion 20 to pass therethrough is formed in the center portion, although not clearly shown.
  • the through-hole allows the neck 20 to tilt and rotate forward and backward, and to move appropriately above, from side to side, and up and down, the width of the through hole is larger than the diameter of the main body 21 of the neck 20. It is a hole.
  • the upper end of the right arm 60 and the upper end of the left arm 70 are respectively joined to the right end and the left end of the shoulder 30 through appropriate means.
  • the shoulder and the arm are joined by a joining member 1 having flexibility, for example, a wire lobe or a joining rod made of synthetic resin having flexibility.
  • a chest 40 is formed below the shoulder 30 and a chest member 41 for holding the core 50 is disposed.
  • the chest member 41 has a V shape, the upper right end is joined to the lower surface near the right shoulder end, and the upper left end is joined to the lower surface near the left shoulder end.
  • a chest drive mechanism joining member 42 to which a chest drive mechanism of a robot drive device (not shown) is joined is disposed in the trough.
  • the right arm part 60 includes an upper right arm part 61, a right forearm part 62, and a right hand part 63
  • the left arm part 70 includes a left upper arm part 71, a left forearm part 72, and a left hand part 73, and an upper arm part.
  • joining member 1 having flexibility for example, a wire rod or a joining rod made of synthetic resin having flexibility
  • the lower ends of the forearm parts 62 and 72 and the hand part 63. , 73 are joined by a joining member 1 having flexibility, for example, a wire lobe or a joining rod made of synthetic resin having flexibility.
  • joining members 64 and 74 to which a right arm portion driving mechanism and a left arm portion driving mechanism of a robot driving device (not shown) are joined are arranged.
  • the core portion 50 includes an upper core 51 and a lower core 52, and an intermediate upper back surface of the upper core 51 has a predetermined rigidity with a trough front surface of the chest member 41 and an elastic member such as a coil spring 2.
  • the lower back surface 53 of the lower core 52 is joined to a base portion of a robot drive device (not shown) via, for example, a ball joint. Further, the lower back surface of the middle part of the upper core 51 and the front surface of the upper end of the lower core 52 are connected by a flexible wire rope, for example, a piano wire 3.
  • the upper core 51 is an S-shaped belt-like member
  • the lower core 52 is a concave belt-like member.
  • FIG. 3 shows an angry state in which the robot body R is disposed on a traveling carriage V as the traveling mechanism M. Since the robot body R is disposed on the traveling carriage V as the traveling mechanism M, the operating range can be expanded, and more various expressions can be produced.
  • FIGS. 4 to 9 show examples of emotional expressions when the robot body R is arranged on the traveling carriage V.
  • FIG. 4 shows a state of happiness
  • FIG. 5 shows a state of disgust
  • FIG. 6 shows a state of sadness
  • FIG. 7 shows a state of fear
  • FIG. 8 shows an angry state
  • FIG. 9 shows a surprised state.
  • the robot main body R according to the present embodiment is configured as described above.
  • the robot main body R can be expanded and contracted with respect to the trunk, and various operations can be performed with respect to the arm. Therefore, emotional expression can be made.
  • the traveling carriage V as the traveling mechanism M the robot body R can express the motion and can express various emotions.
  • the body can move up and down, which is important for rich emotional expression.
  • delicate emotional expression can be achieved by tilting, rotating, moving left and right, and moving up and down.
  • the delicate angle of the wrist can be adjusted, a more delicate emotional expression can be achieved.
  • by linking the operation of the robot body R and the operation of the traveling carriage V it is possible to make the expression of emotions more diverse and exaggerated. In particular, important emotional expressions can be exaggerated by rotating the traveling carriage V.
  • the robot body R is a skeleton, but in order to enhance the design effect, makeup may be made with a decorative cover within a range that does not restrict the operation of the robot body R.
  • the traveling carriage V is only an example, and the traveling carriage V can be variously modified.
  • the robot body R is driven by a robot drive device arranged outside, but the robot drive device may be built in. Further, in order to express emotions of anger and fear, the robot body R may be vibrated in addition to the exaggerated motion.
  • the present invention can be applied to the robot industry and the care industry.
  • MR Life-supporting telescopic robot that can travel R Robot body M Travel mechanism V Traveling carriage 1 Joining member 2 Coil spring 3 Piano wire 10 Head 11 Front surface 12 Rear surface 13 Right side 14 Left side 20 Neck 21 Main body 22 Step part 23 Neck holding part 30 Shoulder part 40 Chest part 41 Chest part member 42 Chest drive mechanism joining member 50 Core part 51 Upper core 52 Lower core 53 Bottom back surface 60 Right arm part 61 Right upper arm part 62 Right forearm part 63 Right hand part 64 Joining member 70 left arm 71 left upper arm 72 left forearm 73 left hand 74 joining member

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

感情表現が豊かで人との親和性を実現できる生活支援伸縮自在ロボットMRを提供するもので、頭部10と頸部20と肩部30と胸部40と芯部50と右腕部60と左腕部70とを備え、前記芯部50は上部芯51と下部芯52とを含み、前記上部芯51と前記下部芯52とは可撓性を有する線状部材により連結され、それにより胴が伸縮動作するようにされてなるものである。また、肩部30と腕部60,70とが可撓性を有する線状部材を介して接合され、上腕部61,71と前腕部62,72とが可撓性を有する線状部材を介して接合され、前腕部62,72と手首とが可撓性を有する線状部材を介して接合されている。

Description

生活支援伸縮自在ロボット
 本発明はロボットに関する。さらに詳しくは、多彩な動作により感情表現を豊かになし得て人との親和性を実現できる生活支援伸縮自在ロボットに関する。
 従来より、文楽においては人形(以下、文楽人形という)が人形遣いにより操られて、観客に感動を与える豊かな演技がなされている。
 この文楽人形の演技においては、瞬間的に通常の人間の動作ではなし得ない誇張した動作も観客に感動を与えるためになされている。
 しかるに、従来の人型ロボットにおいては、人間の動作を単に模した動作をするように構成されているところから、前述したような誇張した動作をさせて観客に感動を与えることはできない。
 そのため、人と感情豊かなコミュニケーションがなし得て人との親和性を実現できるロボットの出現が求められている。
 なお、人型ロボットのアーム構造については、特許文献1に提案されているが、感情表現がなし得て人との親和性が実現できるような構成とはされていない。
特開2003−175484号公報
 本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、感情表現が豊かで人との親和性を実現できる生活支援伸縮自在ロボットを提供することを目的としている。
 本発明の生活支援伸縮自在ロボットは、頭部と、頸部と、肩部と、胸部と、芯部と、右腕部と、左腕部とを備える生活支援伸縮自在ロボットであって、前記芯部は上部芯と下部芯とを含み、前記上部芯と前記下部芯とは可撓性を有する線状部材により連結され、それにより胴が伸縮動作するようにされてなることを特徴とする。
 本発明の生活支援伸縮自在ロボットにおいては、肩部と腕部とが可撓性を有する線状部材を介して接合されてなるのが好ましく、また、上腕部と前腕部とが可撓性を有する線状部材を介して接合されてなるのが好ましく、さらに、前腕部と手首とが、可撓性を有する線状部材を介して接合されてなるのが好ましい。
 また、本発明の生活支援伸縮自在ロボットにおいては、肩部が、頸部が挿通される透孔を有し、前記透孔が長穴とされてなるのが好ましい。
 さらに、本発明の生活支援伸縮自在ロボットにおいては、頸部と胸部と手首とが、外部駆動装置の駆動機構との接合部を有してなるのが好ましい。
 さらに、本発明の生活支援伸縮自在ロボットにおいては、走行機構を備えてなるのが好ましい。
 本発明の生活支援伸縮自在ロボットは、前記の如く構成されているので、感情表現を豊かにでき人と親和性が実現できるという優れた効果を奏する。
 図1は本発明の実施形態に係る走行機構を有する生活支援伸縮自在ロボット本体の概略図である。
 図2は同実施形態の生活支援伸縮自在ロボット本体のスケルトンである。
 図3は生活支援伸縮自在ロボット本体を走行台車に配置して感情表現をしている状態の概略図である。
 図4は生活支援伸縮自在ロボットの動作態様の一例を示す図であって、喜んでいる状態を示す。
 図5は生活支援伸縮自在ロボットの動作態様の一例を示す図であって、嫌悪している状態を示す。
 図6は生活支援伸縮自在ロボットの動作態様の一例を示す図であって、悲しんでいる状態を示す。
 図7は生活支援伸縮自在ロボットの動作態様の一例を示す図であって、恐怖に怯えている状態を示す。
 図8は生活支援伸縮自在ロボットの動作態様の一例を示す図であって、怒っている状態を示す。
 図9は生活支援伸縮自在ロボットの動作態様の一例を示す図であって、驚いて状態を示す。
 以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
 図1に、本発明の実施形態に係る走行機構Mを有する生活支援伸縮自在ロボット(以下、単にロボットという)MRを概略図で示す。
 ロボット本体Rは、図2に示すように、頭部10と、頸部20と、肩部30と、胸部40と、芯部50と、右腕部60と、左腕部70とを主要構成要素として備えてなるものとされる。なお、以下の説明において、左右はロボット本体Rの背面から見ての左右を意味する。
 頭部10は、顔面に似せて帯状とされた前面部11と、後頭部に似せて帯状とされた後面部12と、右側頭部に似せて帯状とされた右側面部13と、左側頭部に似せて帯状とされた左側面部14とを有するものとされ、前面部11上部と後面部12上部と右側面部13上部と左側面部14上部とは脳天付近で接合されている。また、右側面部13下部は右顎状とされて前面部11下部と接合され、左側面部14下部は左顎状とされて前面部11下部と接合されている。しかして、これらの接合により、頭部骨格が形成されている。
 頭部骨格は、顔の表情を誇張させて変化できるようにするため、可撓性を有する素材から形成されている。
 前面部11の鼻に相当する位置は、鼻に模して隆起させられている。
 右側面部13の中央部には、明瞭には図示はされていないが、右側面部13を膨らませて誇張させることができるように、エクスパンション機構が配設されている。同様に、左側面部14の中央部には、明瞭には図示はされていないが、左側面部14を膨らませて誇張させることができるように、エクスパンション機構が配設されている。
 後面部12下部は頸部20付近まで延伸させられて頸部20上部と接合されている。
 頸部20は本体21を有し、本体21は下端部に大径とされた段部22が形成された棒状とされ、後面部12下部から突出させられる上部には、例えばネジが切られ、そのネジ部に例えば袋ナットが螺着させられて抜け落ちが防止されている。また、下端部が大径とされた段部22とされているので、頸部20の肩部30からの抜けも防止されている。
 頸部20の後面部12下部外側に位置する箇所には、図示しないロボット駆動装置の頭頸部駆動機構が頸部20を保持するための頸部保持部23が配設されている。
 肩部30は円弧状とされ、その中央部には明瞭には図示はされていないが、頸部20が貫通するための透孔が形成れている。透孔は、頸部20が前後傾動したり回動したりできるようにし、その上左右および上下に適当に移動できるようにするため、頸部20の本体21の直径より大径の幅の長穴とされている。
 肩部30の右端および左端には、右腕部60上端および左腕部70上端がそれぞれ適宜手段を介して接合されている。例えば、肩と腕とは、柔軟性を有する接合部材1、例えばワイヤローブや可撓性を有する合成樹脂製の接合ロッドにより接合されている。
 また、肩部30の下部には胸部40を形成するとともに、芯部50を保持するための胸部部材41が配設されている。
 胸部部材41は、図2に示すように、V字状とされ、右側上端は右肩端部近傍下面に接合され、左側上端は左肩端部近傍下面に接合されている。また、谷部には、図示しないロボット駆動装置の胸部駆動機構が接合される胸部駆動機構接合部材42が配設されている。
 右腕部60は右上腕部61と右前腕部62と右手部63とを含むものとされ、左腕部70は左上腕部71と左前腕部72と左手部73とを含むものとされ、上腕部61,71下端と前腕部62,72上端とは、柔軟性を有する接合部材1、例えばワイヤローブや可撓性を有する合成樹脂製の接合ロッドにより接合され、前腕部62,72下端と手部63,73の各手首は、柔軟性を有する接合部材1、例えばワイヤローブや可撓性を有する合成樹脂製の接合ロッドにより接合されている。また、右手首および左手首の掌側には、それぞれ図示しないロボット駆動装置の右腕部駆動機構および左腕部駆動機構が接合される接合部材64,74が配設されている。
 芯部50は、上部芯51と下部芯52とを含み、上部芯51の中間部上部背面は胸部部材41の谷部前面と所定の剛性を有しかつ伸縮自在な部材、例えばコイルスプリング2を介して接合され、下部芯52の下端背面53は図示しないロボット駆動装置の基部と、例えばボールジョイントを介して接合されている。また、上部芯51中間部下部背面と下部芯52上端前面とは可撓性を有するワイヤロープ、例えばピアノ線3により連結されている。
 ここで、図2に示すように、上部芯51は、S字状の帯状部材とされ、下部芯52は凹面状の帯状部材とされている。
 また、前記説明から明らかなように、胸部40と芯部50とにより胴が構成されている。
 図3に、ロボット本体Rを走行機構Mとしての走行台車Vに配置した状態で、怒っているものを示す。
 ロボット本体Rは、走行機構Mとしての走行台車Vに配設されているので動作範囲を拡げることができ、より多彩な表現を演出することができる。図4から図9に、ロボット本体Rを走行台車Vに配置した場合の感情表現の例を示す。
 図4は喜んでいる状態を示し、図5は嫌悪している状態を示し、図6は悲しんでいる状態を示し、図7は恐怖に怯えている状態を示し、図8は怒っている状態を示し、図9は驚いている状態を示す。
 このように、本実施形態のロボット本体Rは、前記の如く構成されているので、胴に対し伸縮動作をさせることができる他、腕に対しても多彩な動作をさせることができる。そのため、感情豊かな表現がなし得る。その上、走行機構Mとしての走行台車Vを備えているので、ロボット本体Rに運動表現をさせることができ、より多彩な感情表現をなさせることができる。
 例えば、豊かな感情表現に重要な胴の上下動がなし得る。また、首を傾けたり回動させたり左右動させたり上下動させたりすることにより、繊細な感情表現がなし得る。さらに、手首の微妙な角度の調整もなし得るので、より繊細な感情表現がなし得る。
 また、ロボット本体Rの動作と走行台車Vとの動作を連動させることにより、感情表現をより一層多彩にし、かつ、誇張させることができる。とりわけ、走行台車Vを回転させることにより重要な感情表現を誇張してなし得る。
 以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。
 例えば、本実施形態ではロボット本体Rはスケルトンとされているが、意匠効果を高めるために、ロボット本体Rの動作を制約しない範囲において化粧カバーにより化粧させてもよい。
 また、走行台車Vも一例にすぎず、走行台車Vも種々改変が可能である。
 また、本実施形態ではロボット本体Rは、外部に配設されたロボット駆動装置により駆動されるようにされているが、ロボット駆動装置は内蔵されてもよい。
 また、怒りや恐れの感情を表現させるために、誇張動作に加えてロボット本体Rが振動するようにされてもよい。
 本発明はロボット産業や介護産業に適用できる。
 MR   走行可能とされた生活支援伸縮自在ロボット
 R    ロボット本体
 M    走行機構
 V    走行台車
 1    接合部材
 2    コイルスプリング
 3    ピアノ線
10    頭部
11    前面部
12    後面部
13    右側面部
14    左側面部
20    頸部
21    本体
22    段部
23    頸部保持部
30    肩部
40    胸部
41    胸部部材
42    胸部駆動機構接合部材
50    芯部
51    上部芯
52    下部芯
53    下端背面
60    右腕部
61    右上腕部
62    右前腕部
63    右手部
64    接合部材
70    左腕部
71    左上腕部
72    左前腕部
73    左手部
74    接合部材

Claims (7)

  1.  頭部と、頸部と、肩部と、胸部と、芯部と、右腕部と、左腕部とを備える生活支援伸縮自在ロボットであって、
     前記芯部は、上部芯と下部芯とを含み、前記上部芯と前記下部芯とは可撓性を有する線状部材により連結され、それにより胴が伸縮動作するようにされてなることを特徴とする生活支援伸縮自在ロボット。
  2.  肩部と腕部とが、可撓性を有する線状部材を介して接合されてなることを特徴とする請求項1記載の生活支援伸縮自在ロボット。
  3.  上腕部と前腕部とが、可撓性を有する線状部材を介して接合されてなることを特徴とする請求項2記載の生活支援伸縮自在ロボット。
  4.  前腕部と手首とが、可撓性を有する線状部材を介して接合されてなることを特徴とする請求項3記載の生活支援伸縮自在ロボット。
  5.  肩部が、頸部が挿通される透孔を有し、前記透孔が長穴とされてなることを特徴とする請求項1記載の生活支援伸縮自在ロボット。
  6.  頸部と胸部と手首とが、外部駆動装置の駆動機構との接合部を有してなることを特徴とする請求項1記載の生活支援伸縮自在ロボット。
  7.  走行機構を備えてなることを特徴とする請求項1記載の生活支援伸縮自在ロボット。
PCT/JP2015/071732 2015-02-08 2015-07-24 生活支援伸縮自在ロボット WO2016125326A1 (ja)

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